Il Pentium costituisce la quinta generazione di processori della serie x86 e fu introdotto nel 1993; originariamente avrebbe dovuto chiamarsi 80586 o i586, come continuazione della linea 486, ma il nome fu cambiato in Pentium perché sigle numeriche non potevano essere registrate e coperte da diritti d'autore. La sigla 586 rimase ad indicare i primi processori Pentium e i processori equivalenti costruiti dagli altri costruttori.
I primi processori Pentium erano costruiti mediante un codice denominato P5, prodotto con tecnologia a 0.8 µm e una pipeline in grado di eseguire 2 istruzioni per ciclo, indicato con la sigla 80501 fu costruito su un socket a 296 pins. Un anno dopo furono seguiti dalla seconda generazione denominata P54 a 0.6 µm, indicata con la sigla 80502, e che aveva il bus interno ad una velocità diversa rispetto alla velocità di clock della cpu; il socket passò a 320 pins e si chiamò Socket 5. Quindi la serie P54 fu seguita dalla P54C, costruita con una tecnologia a 0.35 µm ed interamente con transistor CMOS anziché i CMOS Bipolari che avevano caratterizzato i primi Pentium. Infine nel 1996 videro la luce i Pentium di quarta generazione, i Pentium con Tecnologia MMX (MultiMedia eXtensions) o più semplicemente Pentium MMX con un nuovo set di 57 istruzioni specializzate per operazioni multimediali; ma di fatto i software specializzati per applicazioni che sfruttavano le potenzialità MMX furono pochi e i suoi benefici furono legati solo al raddoppio della cache di primo livello da 16 a 32 kB. Furono indicati con la sigla 80503 e furono prodotti alle frequenze da 150 a 300MHz; il socket fu denominato Socket 7 e fu a 321 piedini e per un certo periodo costituì uno standard di fatto per l'alloggiamento di tutte le CPU.
Mediante il Pentium fu possibile costruire macchine bi-processore basate su tecnologia x86 ed entra in esercizio il bus PCI. Il livello di miniaturizzazione a 0.8 µm permise di implementare in un solo chip ben 3,1 milioni di transistor, rispetto al milione utilizzato nel 486.
I primi pentium a 60-100 MXz erano caratterizzati da un problema nella unità floating point che, in alcuni rari casi, comportava un errore nelle operazioni di divisione. Il bug, scoperto nel 1994, creò un notevole imbarazzo nella Intel che fu costretta a ritirare le cpu e sostituirle con processori corretti. Le cpu alle frequenze di 60 o 66 MHz a 0.8 µm furono conosciute anche per la loro fragilità e per (all'epoca) l'elevata temperatura prodotta.
La Cyrix costruì una cpu ibrida, 5x86, a metà tra il 486 e il 586, con il core del Pentium e la piedinatura di un 486. La AMD costruì dapprima un 5x86 sullo stesso tipo della Cyrix, poi produsse il K5, un processore compatibile a livello di pins col Pentium, e che poteva quindi utilizzare le stesse schede madri basate su socket 7. Prima l'AMD aveva essenzialmente prodotto cloni dei processori Intel, mentre il K5 è un progetto originale AMD; il K5 fu lievemente inferiore al Pentium in circolazione negli anni in cui fu prodotto, ma aveva una cache migliore.

Architettura dei processori Pentium (pdf: 581kB, 38pp, italiano)